автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Экспериментально-теоретическое моделирование рецептур и режимов крашения хлопчатобумажного трикотажа на основе спектральных характеристик красителей

РГ6 од

'г /ИР 1ц0.^анкт-ПетерОургскиа Государственный

Ь, 111 ь

Университет технологии и дизайна.

На-правах рукописи

Акопдаанян Геворк Мкртичевич

ЗКСПЕКЗгЕНТАЛЫЮ-ТгОРЕТИЧЕСЗСОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЦЕПТУР II РЕЗКМ0В ШШШ ХЛОПЧАТОБЭТШНОГО ГРИКОТА2Д НА ОСН033 спектральных характеристик красителе!

Специальность 05.19.03 - Технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой ст'пени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1994

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Климов В.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Киселев A.M.

доктор технических наук, доцент Бардачев Ю.Н.

Ведущая организация: А.О.З.Т. Санкт-Петербургское

трикотажное объединение "НИКА", г.Санкт-Петербург

Защита состоится 19 апреля (994 г. в часов

на заседании специализированного Советч К.063.67.03 при Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна, ауд. 241.

Адрес университета: 191065, Санкт-Петербург, ул.Б.Морская, д.18. С диссертацией можно ознакомит? "¡я в библиотеке университета.

Автореферат разослан: 18 марта 1994 г.

Ученый секре гарь специализированного Соога К.063.67.03

кандидат техннических наук, доцент

Л.А.Двргачева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие текстильной и легкой промышленности играет большую роль в обеспечении рынка высококачественными торарами народного потребления, а это всегда являлось исключительно важной и актуальной задачей. Однако на еэ предприятиях все еда имеются неиспользованные резервы повышения уровня решения задачи, в частности, за счет приближения к полному использованию возможностей оборудования.

Среда факторов, призванных исправить положение, немалое значение имеют, в первую очередь, меры, связанные с широким применением средств автоматизации.

В условиях научно-технического прогресса существенно возросла роль, расширилось содержание задач автоматизации во. всех отраслях народного хозяйства. Нэ является исключением текстильная и легкая промышленность, где внедрение средств автоматизации призвано наряду с другими экономическими и организационно-техническими мерами обеспечить дальнейшее повышение качества продукции, эффективности производства, коренное улучшение условий труда.

Важно подчеркнуть, что внедрение средств автоматизации не может быть осуществлено без проведения большой экспериментально-теоретической работы, без глубокого изучения технологических процессов отрасли, принципов организации и управления производством на предприятиях текстильной и легкой промышленности. С другой стороны, применение созданных на основе проведенных исследований автоматизированных систем открывает новые возможности для углубленного исследования производственных процессов и создания еще более совершенных систем автоматизации.

Ориентация на развитие произволе за направлена также на улучшение потребительского рынка в"части комплексного повышения объема товарной продукции, при обеспечении не только стоимостных и качественных ее характеристик, отражащих степень удовлетворения потребностей общества, но тпкже ассортиментных характеристик, при одновременном сокращении издержек и рационально- использовании трудовых и финансовых ресурсов, обеспечения экологических требований.

Большое значение в производстве товаров народного потребления имеет и трикотажная отра'аь, как одно из направлений текстильной и легкой промыт леиности, она такке непосредственно

связана-с выходом на товарный рынок и с удовлетворением самых насущных потребностей населения.

Одним лз основных частей процесса производства трикотажных изделий является красильно-отделочное производство (КОП), коро-рое отличается сложным характером технологии.

В соответствии с содержанием первых двух групп показателей качества крашения (колористические характеристики, показатели устойчивости к различном физико-химическим воздействиям и показатели распределения по структурным уровням субстрата) в проблеме обеспечения ассортимьнтных и качественных характеристик в ХТТМ существуют два аспекта, две стороны - выбор как рецептур, так и режимов крашения. Как первый, так и второй указанные аспекты имеют определяющую, каг Сы сепаратную связь каждый со "своими" показателями первой и второй групп по схеме: первый аспект - показатели первой группы, второй аспект - показатели второй группы, хотя в общем случае рецептуры (состав смеси красителей, их концентрации, состав и концентрация вспомогательных веществ и др.) и режимы крашения, (в первую очередь законы изменения темпер гур), через значения их параметров оказывают влияние на весь спектр показателей качества.

В решаемой здесь задаче выбора рецептур и рекимов крашения в современных условиях долкна быть сделала ориентация на экспериментально-теоретическое моделирование, в экспериментальной части 'азируюцееся на применение лабораторного, полупроизводст-венно1'о и производственного оборудования с соответствующей аппаратурой, а в теоретической части - на применение современных вычислительных схем и оптимизационных алгоритмов, реализуемых с использованием ЭВМ.

Экспериментально-теоретический подход является осоновопола-гакгчей базой решения и другах задач автоматизации, в том числе задач формирования рецептур крашения на основе аналитических представлений спектральных характеристик красителей и окрашенных субстратов и задач оперативного совместного определения как рецептур, так и режимов крашения.

В первую очередь последним задачам и посвящена данная работа. -

Цель и задачи работы. Общая цель работы состоит в экспери-мечтально-теоретическом моделировании рецептур и рекиов крашения хлопчатобумажного трикотажа на основе спектральных характеристик красителей и окрашенных субстратов.

Для достижения общей цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Показать, что в проблеме обеспечения ассортиментных и качественных характеристик продукции в ХГТМ существуют два аспекта, две стороны -• выбор как рецептур, так и режимов крашения;

• при этом: а) составить литературный обзор по двум указанным направлениям и провести анализ полученной информации в смысле констатации высокой степени подготовленности решения звдач каждого из направлений как в техническом (аппаратурное обеспечение), так и в расчетном (математическое, алгоритмическое и программное обеспечение) смыслах, б) показать необходимость в интересах дальнейшего совершзнствования выбора рецептур-режимов крашения формирования оперативных и перспективных схем взаимосвязанного обеспечения всего набора выходных характеристик продукции.

2. Изложить (в виде, адаптированном к содержанию изучаемой технологии крашения хлопчатобумажного трикотажного полотна прямыми красителями) разработанную Бесбаевым К. расширенную экспериментально-теоретическую схему (схему автоматизации) оперативного формирования колористических свойств продукции, характеристик устойчивости к различным воздействиям и показателей распределения красителя по структурным уровням субстрата (ниже схема обозначается РСФХ - расширенная схема формирования характеристик).

3. Показать, что РСФХ как "большая" автоматизированная система состоит из набора самостоятельных систем автоматизации, которые именуются ниже, как обеспечивающие, которые функционируют на основе своих различного рода обеспечений - составных частей обеспечивающих систем (СЧОС), например, технического обеспечения; при решении вопроса сформулировав основной перечень обеспечивающих систем, входящих в РСФХ и предназначенных для получения рабочих схем решения следующих задач:

- аналитическое ортогонально« (используя полиномы и функции ортогональных базисов) представь ;ние спектральных характеристик красителей и субстратов как их первого .(основного )■ тона (АПСХ-1), отличающегося малым числом слагаемых, что делает реальным по объему расчетов задачу зыбора;

- выбор рецептур крашения с учетом аПОХ-1 но основе использования алгоритмов метода пос. .эдоьательного и сов,местного формирования точности и условий решения задачи (поиска решения) (ме-

тод ФТУР);

- учет взаимодействия красителей при выбора рецептур крашения на сзнове использования алгоритмов метода ФТУР и при учете аналитических представлений спектральных характеристик АПСХ-2, описывающих функции взаимодействия ФВ, в которые для повышения точности расчетов включаются и ошибки описания спектральных характеристик функций АГОХ-1;

- представление в сжатом виде, на основе использования так называемых линейных баз данных, поля связей по колористическим-спектральным характеристикам концентрационных наборов красителей и функций взаимодействия ФВ (теоретико-расчетный вариант), позволяющее расширить возможности в выборе рецептур для каждого данного состава красителей - на основе расчетных схем указанных баз данных и использования для линейных направлений в качестве аналитической формы зависимостей для коэффициентов АПСХ-1 опять прикладной теории ортогональных представлений:

- показать, что в интересах сокращения потребного объема экспериментов целесообразна ориентация на формирование разреженных баз данных спектральных характеристик при условии пополнения недостающей информации за счет использования принципа задаваемых форм применительно к аналитическим зависимостям для линейных направлений, составляемых для коэффициентов АПСХ-1 и АПСХ-2;

- применение эксплуатационной оптимизации как аффективного средства устранения невязок нл внутренних и завершающем этапах РОФХ при использовании в реализации оптимизации метода последовательной минимизации невязок. (М1ШН). .

4. Составить и разработать элементы составных частей обеспечивающих систем (СЧОС), решающих перечисленные выше задачи: в объем составных частей входят математическое, алгоритмическое и программное обеспечение систем автоматизации, образующих, по отношению к указанным,системам и в совокупности п условными схемами и рядом приемов, их методологическое обеспечение.

5. Исходить при разработка СЧОС и их методологического обеспечения из ориентации на следующие производственно-прогностические задачи : ■

- подработка рецептур-режимов крашения в случае сдвига по какой-либо причине свойств составляющих частей технологии, например, свойств субстрата;

- подработка рецептур-режимов для условий "под заданный образец" в случае новой ресурсной ситуации, например, при изменении располагаемого набора красителей;

- формирования поля данных и представления их в сжатом виде при выполнении различных этапов РСФХ, например, этапа полной оценки колористических характеристик данного набора красителей.

6. Показать, что применительно к задаче выбора рецептур-режимов крашения "под заданный образец" роль РСФХ состоит в сокращении времени выбора с. тем, чтобы получить возможно более значительное приближение к идеальному решению задачи, когда после установления лишь в первом приближении рецептуры и определения характеристик субстрата, поддающихся измерению, по объемной базе данных могут устанавливаться и корректироваться рецептуры. Однако такое решение требует нереализуемого объема памяти ЭВМ.

7. Продемонстрировать, что РСФХ должка строиться по принципу поэтапной оптимизации, когда значения параметров технологии, принятые на предыдущих этапах, корректируются на последующих (например, концентрации красителей) в соответствии с тем, что в общем случае каздай технологический параметр влияет на все показатели качества.

8. Реализация расширенной экспериментально-теоретической схемы формирования характеристик (РСФХ) трикотажного полотна (при крашении прямыми красителями).

Научная новизна работы заключается в следующем:

Вскрыты основные резервы дальнейшего совершенствования подбора рецептур-режимов крашениякоторые состоят в совместном рассмотрении двух аспектов задачи - подбора как рецептур, так. и режимов крашения, при условии взаимосвязи экспериментальных и теоретических исследований.

На примере крашения хлопчатобумаж. ¿го трикотажа показано, что второе направление основных резервов совершенствования подбора рецептур-режимов крашения состоит в расширении возможностей методов математического моделирования применительно к ХТТМ, которое освано на болье широком прчменении аналитических представлений (задаваемых форм) входных, промежуточных и выходных характеристик технологии и ее элементов.

Выявлено, что особенно существенное влияние на развитие математического моделирования подбора рецептур-режимов крашения оказывают аналитические несве нутые представления, входных для задачи, спектральных харак.еристик красителей для полного диапа-

зона частот (АПСХ-1), позволяющие повысить точность и сократить время первоначального подбора рецептур, и осуществить в последующем уч°т взаимодействия красителей с формированием функций взаимодействия ФВ (промежуточные характеристики), для которых также составляются аналитические несвернутые представления.

Продемонстрирована значимость для сокращения объема экспериментов применения принципа задаваемых форм в использовании разреженных линейных б.'з данных, в частности, . применительно к коэффициентам характеристик АПСХ-1 и АПСХ-2.

Практическая значимость данной работы состоит в том, что:

Показана возможность реализации всех этапов работы РСОХ на существующем, лабораторном, полупроизводотвенном и производственном красильном оборудовании при известной измерительной и приборной аппаратуре.

Показано, что РСФХ должна строиться как оптимизационная система, в которой реализуется принцип поэтапной оптимизации, когда рецептуры и значения параметров режимов, установленные на предыдущих этапах, корректируются на последующих (концентраций красителей, температур режимов и т.д.) в соответствии с тем, что в общем случае каждый параметр технологии влияет на все . показатели качества и прямо или косвенно на расход материально-энергетических ресурсов._

Показано, что теоретическая часть моделирования играет существенную роль как в обеспечении соответствия получаемых показателей качества продукции требуемым, так и в сокращении времени выполнения подбора рецептур-режимов крашения, при у слов, .и желательного сохранения всех этапов РСФХ.

Разработаны и сформулированы в порядке создания составных частей обеспечивающих систем автоматизации (СЧОС) их математическое, алгоритмическое и программное • еспечение, чем была подтверждена значимость подходов и методов, которые в них заложены и которые составляют методологическое обеспечение систем автоматизации.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и. получили положительную оценку: на научно-технической конференции студентов и молодых ученых Благовещенского Технологического института (г.Благовещенск, март 19^2г.), на научно-технической конференции "С^верешенствование оборудования для производства химических нитей и волокон" (НПО

"Химтекстильмат", г.Чернигов, октябрь 1992 г.), на республиканской научно-технической конференции "Пути совершенствования технологий и оборудования для переработки льняных, хлопковых и химических волокон в льняной отрасли промышленности - ЛЕИ-92 (КТИ, г.Кострома, октябрь 1993 г.), на заседаниях кафедры автоматизации производственных процессов и химической технологии текстильных материалов СПГУТиД (г.Санкт-Петербург, январь 1994 г.).

Публикации. Основные материалы диссертационной работы изложены в десяти опубликованных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка литературы, насчитывающего наименований и приложений. Работа содержит страниц основного текста, имеет таблиц и рисунков.

СОДЕРИНИЕ РАБОТЫ

§2 введении обоснована актуальность теш диссертационной работы, сформулированы основные задачи й дана общая характеристика содержания диссертации.

В первой главе выполнен литературный обзор по двум направлениям: выбор рецептур и подбор технологических режимов крашения. *

По задаче выбора рецептур крашения рассмотрена общая характеристика методов оценки колористических свойств текстильных объектов, при этом показано, что полной количественной характеристикой связи между цветом объекта (субстрата, красителя, смеси) и цветовым ощущением служит специальная характеристика, которая представляет собой зависимость коэффициента отражения (или пропускания) от длины волны видимой части света:

Я Ш =/ (*.), (1)

где Я{%) - коэффициент отражения света от объекта;

X - длина волны видимой части света, \ = 380+720 нм.

Спектральная характеристика и^еет вид функциональной. зависимости сложной формы и представляется обычно набором дискретных точек. Это создает определенные трудности при решении различных колориметрических задач в связи с необходимостью осуществить перебор дискретных данных большого объема.

Для расчетов рецептур крушения используются выражения коэффициентов Я(Х), определяем^'! экспериментально, которые не обла-

дают..свойством аддитивности, что затрудняет подбор смесей красителей. Для устранения этого ■ недостатка используют различные зависимости, являющиеся модификацией . В работе исполь-

зуется выражение, которое предложили Гуревич, Кубелка, Мунк, ввиду его простой формы:

К (1 --Я(Х))

Г (А.) = - = -, (2)

5 2 Я(Х)

где Р(\) - функция отражения'.(функция коэффициента отражения);

К -коэффициент поглощения;

Э - коэффициент рассеяния.

• Для получения спектральной характеристики смеси, состоящей из п красителей, применяется следующая формула: п

V) « I 1)?3Ш, (3)

й=1

где -РСМ(Я) - функция отражения субстрата, окрученного смесью;

^ (Д.) - функция отражения субстрата, окрашенного красителем; •

?э (X) - функция отражения субстрата.

Рассмотрен обзор существующих отечественных и зарубежных систем расчета рецептур крашения.. Нес'ходимо отметить, что в существующих системах используются интегральные . колористические характеристики приближенно оценивающие свойство объекта, и с помощью которых трудно получить точное совпадение спектральных характеристик желаемого образца и образца, полученного с помощь^ смеси красителей, на всем диапазоне, частот.

Рассмотрен также вопрос состояния современного приборного обеспечения.

Во второй части литературного обзора рассматриваются техно-, логические процессы крашения, в частное л выбор чэхнологически* режимов крашения, которому посвящено большое число исследований.

Дана общая характеристика развития теории и практики выбора технологических релммов крашения, методологическое обеспечение формирования автоматизированных систем в ХТТМ, а также приборное обеспечение задачи подбора режимов крашения.

Таким образом, благодаря развитию приборного обеспечения, •средств вычислительной техники и методологического обеспечения, в ,-астоящий момент обнаруживается возможность разработки экспериментально-теоретической схемы, повышающей эффективность решения задач выбора рецептур и режимов крашения.

Во второй главе рассматривается расширенная экспер.линталь-но-теоретическая схема формирования колористических и других характеристик (РСФХ) трикотажного полотна (при крашении прямыми красителями), которая включает в о„бя решение трех производственно-прогностических задач (подработка рецептур-режимов крашения "под заданный образец ; подработка рецептур-режимов крашения при изменении производственной ситуации; формирования поля данных по колористическим характеристикам).

РСФХ трикотажного полотна строится по принципу поэтапной оптимизации, когда значения технологических параметров, принятых на предыдущих этапах, корректируются на последующих. Этапы РСФХ рассматриваются прежде вовго на примере решения производственно-прогностической задачи "под заданный образец", где они представлены наиболее полно.

Первый этап РСФХ заключается в первоначальном подборе рецептур крашения на основе концентрационных серий одиночных красителей в целях формирования требуемых колористических характеристик смесей красителей при определенном базовом режиме с применением лабораторного оборудования, причем уже на этой стадии :«ожет иметь место учет взаимодействия красителей.

Второй этап заключается в первоначальном подборе режимов и предварительном уточнении рецептур и выполняется на лабораторном оборудовании.

Содержание третьего и четвертого этапов - уточнение рецептур-режимов с контролем эффективности подбора в реальных условиях эксплуатации. Этапы выполняются на полупроизводственном (третий этап) и производственном (четвертый этап) оборудовании.

Особенность содержания методики для производственно-прогностической задачи (при изменении производственно* ситуации), состоит В том, что РСФХ подработп режим^ь базируется на втором, третьем и четвертом этапах, причем особое внимание нужно обратить на четвертый этап РСФХ, когда используется реальное технологическое оборудование.

При решении задачи формирования поля данных по колористическим характеристика!« от системы требуется, чтобы она дала сведения о всех возможных оттенках, которые можно получить при смешивании имеющихся в производстве красителей, поэтому при выполнении первого этапа РСФХ отсутствует оптимизация в выоорв рецептуры.

В третьей главе разрабатываются элементы составных частей обеспечивающих систем (СЧОС)' (математическое, информационное, алгоритмическое, программное обеспечение, а в целом методологическое обеспечение ). .

Первым разработанным основополагающим элементом СЧОС является методика аналитического представления спектральных характеристик полиномами и функциями ортогональных базисов (АПСФ). Существуют различные способы аналитического описания экспериментальных данных. Основные качества ортогональных Оазисов указывают на то, что использование их в задачах аналитического представления является наиболее перспективным. При представлении экспериментальной зависимости ортогональными полиномами получа-естся небольшой объем информации (коэффициентов описания), что особенно важно в рассматриваемых в работе методах расчета рецептур.

Спектральная характеристика при разложении по Оазису ортогональных полиномов, описывается:

. №

Р (Я) = у (X) «. I \ ч>п{х) (4)

■ ти=0

Коэффициенты рассчитываются по формуле: Ь

= / у и) Ц>п т И х, (5)

а

где ^(Х)-функция ортогонального Оазиса; (а,Ь) - интервал разложения.

Большим преимуществом ортогональных Оазисов является возможность подбирать для конкретной функции оптимальный базис, обеспечивающий заданную точность аппроксимации минимальным числом членов ряда. Подбираемые Оазисы могут относит! ся как к группе Оазисов непрерывного, так и дискретного аргументов. В расоте рассматривается базис дискретного аргумента (применение таких базисов целесообразно также с точки зрения облегчения расчетов, что связано с отсутствием необходимости вычисления определенных интегралов).

В работе приводятся примеры аппроксимации спектральных характеристик с точностью порядка 5% от наибольшего значения ^(А.), что является приемлимкм.

. Основным элементом, обеспечивающим определение концентраций красителей в рецептуре, является метод последовательного и сов-

местного формирования точности и условий решения задачи (ФТУР). Особенности задачи заключаются в необходимости перебора большого числа вариантов сочетаний концентраций красителей в смеси, с целью выбора сочетания, дающего совпадение характеристик образца ?0<5р(М и смеси ?СМ(Х), рассчитываемой по формуле (3), имеющих сложную форму. Поэтому размерность задачи необходимо уменьшить за счет схатия информации при аналитическом представлении (4) до шести коэффициентов Ап.

Тогда рассматривая совместно (3) и (4) получим для .трех красителей с номерами й = 1,3:

5 3 5 5

2 Лговр <Рп<^> - I I + 2 I Аз <6>

П=0 ¿=1 п=0 п=0

Т.к. функции <9пСК) - линейно-независимы, то, объединяя слагаемые с одноименными <рпШ, получаем шесть условий обеспечения совпадения РоСр(М и ?ш(1):

3 _

^побр " 2 - I ¿пй : п = 0,5 . (7)

Для подбора концентрации С^ по каждому красителю экспари-ментально составляется зависимость вида

*г* ' 1 (СЙ> (8)

для отдельных узловых значений Скоторая затем преобразуется в непрерывную зависимость методами аппроксимации (интерполяции).'

Метод ФГУР обеспечивает сокращение перебора сочетаний за счет раннего по ходу счета обнаружения и исключения в дальнейшем из рассмотрения вариантов, которые на дадут решений.

Область определения зависимости (8) разбивается нй участки д Сй1 (рис.и с выделением на кавдом из них наименьшего Ап ^ ^ и наибольшего 4г & I •

Решение задачи начинается с рассмотрения соотношения (10) для п = О. Рассматриваются все возможные сочетания участков

( ДС1Г; ЛС2Г; АСз1..), Г = ТР; 1"= Т7£"; гя,= 1,Г',

т.е. берутся все возможные, сочетания значений 2*, "!***, которые образуют в совокупности начальное множество 10. Для дальнейшего рассмотрения отбираются сочетания, которые удовлетворяют соотношению (9) при п = 0 (см. рис. 2):

Эти сочетания образуют множество сочетания

Отобранные сочетания таким образом подвергаются проверке на условие (7) при п = 1 с образованием и так далее до п = Б и

Ъ0 - Ь<р> - - Ъ^ - 1<р) - ЦV) (Ю)

Множество Х^ (небольшое по величине) используется как исходное не втором этапе, где участки множества делятся на более мелкие участки и процесс отбора повторяете", пока не будет достигнута требуемая точность подбора концентраций.

Апробация показала, что при подборе рецептур крашения необходимо учитывать и взаимодействие красителей, выражающееся в неточности зависимости (3) (отклонение от аддитивности). Из-за сложности физико-химического процесса взаимодействия красителей его учет возможен только при эмпирика-аналитическом подходе, опирающемся ка разумный объем экспериментальных рчнных.

Креме того, при расчетах неизбежно имеют место ошибки аппроксимации и др. Все эти отклонения б целом обуславливают неточность выполнения условий (7).

В этом плане желательно функцию взаимодействия красителей трактовать как объединяющую в себе соответственно функцию взаимодействия ФВ1 и сумму ошибок аппроксимации АГОХ. Эту новую функцию взаимодействия ФВ2 необходимо аппроксимировать тем ке базисом, что и Р(Я) и с той же г../биной разложения, чтобы можно было учесть ее в методе ФТУР.

Таким образом, для учета ФВ2 необходимо проводить дополнительное опклю-экспериментальное крашение в смесовых точках. Для того, чтобы свести к минимуму объем дополнительных экспериментов в работе используется методология дискретно-непрерывных (так называемых линейных) баз данных, представляющих собой дискротные наборы значений функций в узловых точках - значения коэффициентов ^ £ При этом обеспечивается сетка узловых точек с линейными направлениями. Метода оперативного определетя значения функции в промежуточной точке - метод линейных направлений и метод согласущих функций - позволяют опираться на небольшое количество узловых точек, т.е. использовать разреженные базы данных.

При формировании вышеописанных баз данных и методов обработки становится возможным включить в метод ФТУР функцию взаимодействия красителей. При этом соотношения (7) и (9) приобретают вид соответственно:

3

^Побр -гАпэ = 1 ¿ПЬ + С2 П1>

Й=1

Алгоритм выбора рецептуры крашения аналогичен алгоритму метода ФТУР.

Кроме решения задачи подбора рецептур крашения в- третьей главе рассматривается эксплуатационная оптимизация как средства устранения невязок на внутренних и завершающих этапах РСФХ при решении задачи подработки режимов и рецептур с целью снижения расхода материально-энергетических ресурсов. Установлено, что « при решении этой многокритериальной задачи целесообразно применять методику эксплуатационной оптимизации с применением расчет-, ных схем метода последовательной минимизации невязок 'МШИ).

Суть пошаговой многокритериальной оптимизации состоит в том, что весь диапазон возможного изменения переменных разбивается на ряд поддиапазонов, для каждого из которых составляется своя локальная модель наиболее простого вида - линейнвя. Тогда

процесс крашения мокно записать в виде систем уравнений, связывающих выходные характеристики (показатели качества) с входными переменными процесса.

При атом для решения задач, где г качестве выходных показателей используются спектральные характеристики, требуется модификация процедур эксплуатационной оптимизации в виде оптимизаци-_ онного метода задания формы решения (ОМЗФ).

В четвертой главе приводятся результаты апробации РОФХ, проводившейся в рамках сотрудничества с Санкт-Петербургским трикотажным объединением "НИКА", с целью получения требуемого ассортимента цветов и оттенков, подбора соответствующих рецептур, уточнения режимов крашения при экономии материально-энергетических ресурсов.

Задача состояла в том, чтобы, базируясь на широко применяющихся марках красителей, получить новые возможные цветовые оттенки продуктов крашения и подобрать рецептуры й режимы их получения.

Б связи с зим были исследованы колористические свойства следухщих прямых красителей: прямой алый С-100%; прямой синий светопрочный КУ-20СК; прямой черный СВУ-275&; прямой зеленый светопрочный 4Ж-100«; сулофенил голубой; прямой алый - 100%; прямой зеленый 2ЖУ-100Ж; прямой ярко-оранжевый - 100%; прямой желтый К-100%; прямой желтый 0-10055.

В соответствии с методикой РСФХ на первом этапе проведено оштное крашение по концентрационным сериям 0%; 0,05%; 0,1%; 0,2%; 0,4%; 0,8%; 1,6%; 3,2% от веса субстрата на лабораторном ,оборудовании ПЯК-1М и "Турбомат" при базовом технологическом режиме, который применяется в условиях производства.

Полученные выкраски измерялись на спектроколориметрах "Спектратон" и "Пульсар".

Для выявления спектра возможных оттенков и для анализа функции взаимодействия посла предварительных опытов из. перечисленного выше набора красителей сыло выделено три красителя (триада;: С^ - прямо? алый С-100Ж; Сг - прямой, зеленый светопрочный 4Ж-1003»; С3 - прямой синий светопрочный КУ-200%, т.к. эти три цвета могут дать наибольший цветовой охват. В . целях уменьшения объема эксперимента были выделены отдельные смеси с концентрациями 0%; 0,05%; 0,4%; 3,2%.

Из всего набора окрашенных образцов заказчиком были выбраны 15 образцов, отвечавдкх потребностям предприятия.

Была поставлена задача - получить улучшенные рэц^туу* для выбранных образцов, с целью уменьшения суммарной концентрации в смеси (при условии, что цветовое различие вновь полученного образца от выбранного находится в допустимых пределах).

В соответствии с методи-.ой РОФХ эта задача решалась в рамках второго этапа. Средством решенил служило целенаправленное, изменение входных переменных: параметров рецептуры и технологических режимов, на лабораторном оборудовании, с дальнейшим применением эксплуатационной оптимизации и метода ФТУР.

Затем уточненные образцы были апробированы на полупроизводственном (третий этап) и реальном оборудовании МКП-1 (четвертый этап) на базе СПТО "НИКА".

общие вывода ПО РАБОТЕ

1. В работе показана актуальность темы диссертации, вскрыты основные резервы дальнейшего совершенствования подбора рецептур-режимов крашения, которые состоят в совместном рассмотрении двух аспектов задачи - подбора рецептур и подбора режимов крашения, выполняемых на основе эксперементально-теоретического моделирования с широким использованием аналитических представлений спектральных характеристик кра'сителей и субстратов.

2. Выполненным в работе обобщением известной информации по задачам выбора рецептур и режимов крашения показано наличие высокой степени подготовленности общей ситуации в ХТТМ к совершенствованию решения как первой, так и второй из указанных выше задач, как с.точки зрения характеристик эксперементального и основного красильного оборудования, • так и с точки зрения развития методологической базы.

3. Изложена, применительно к крашению х/б трикотажного полотна прямыми красителяими разработанная Бесбаевым Я. расширенная эксперементально-теоретическая схема ("большая" автоматизированная система) оперативного формирования (РСФХ) набора различных характеристик продукции," включая колористические технологии, а также экономические, ресурсные и др. .

4. Рассмотрены этапы РОФХ, при этом показана возможность выполнения эксперементальной частей схемы на существующем оборудовании, а для реализации теоретической части моделирования сформулированна потребность создания таких составных частей обеспечивающих систем (СЧОС) автоматизации, как математическое, алгоритмическое и програмное обеспечения, базирующиеся на мате-

матических продцвдурах,условных расчетных схемах субстрата и специфических алгоритмах, в совокупности составляющих методологическое обеспечение РСФХ.

5. Осуществлена разработка СЧОС цля систем автоматизаци, решающих следующие задачи: аналитическое ортогональное представление в несвернутом виде спектральных характеристик красителей и субстратов для полного диапазона частот (АПСХ-1); выбор рецептур крашения с учетом АПСХ-1; учет взаиодействия красителей при выборе рецептур.крашения при рассмотрении дополнений аналитических ортогональных представлений спектральных характеристик АПСХ-2; представление в сжатом виде, на основании использования линейных баз данных, аналитических - спектральных характеристик наборов красителей - на основании использования линейных баз данных и применения для линейных направлений в качестве аналитической формы функций опять ортогональных представлений.

6. Разработга РСФХ выполнена под углом прения таких производственно-прогностических задач,как подработка рецептур-режимов крашения, полученние рецептур-режимов крашения для условий "по; заданный образец", формирования поля данных по свойствам продукта при представлении информации в сжатом виде.

7. При выполнении задач СЧОС осуществлена реализации применительно к краиеюио х/б трикотажного полотна прямыми красителями следующих, современных отличающиеся новизной подходов V методов: .

- при аналитических несырнутых представлениях на полно* диапазоне частот спектральных характеристик красителей и субстратов (АПСХ-1) и при получении АПСХ-2. в практическом смысле

■ применялась прикладная теория аппроксимации сложных функци! полиномами и функциями .ортогональных базисов и подходы, полученные во втором слое этой теории;

- выбор рецептур крашения осуществлен на основе использования алгоритмов метода последовательного и совместного формирования точности и условий решения задачи (метод ФТУР);

- учет взаимодействия красителей осуществлялся вторичны/ применением метсма ФТУР, которое сопровождалось использование!» линейных (дискретно-аналитических) баз данных на основе ортогональных форм;

- применение принципа задаваемых форм в использовании разреженных баз данных, имеющих в качестве выходных переменны! коэффициенты аналитических ортогональных представлен^

* ■

центральных характеристик красителей и субстрата, который поз-оляет в экспирементальной части обеспечить сокращаете объема пыто;

- при разработке алгоритмов эксплуатационной оптимизации ¡спользовались расширенные возможности метода последовательной инимизации невязок и расширенная фор.,1а оптимизационного метода едания формы решений.

8. рассматриваемая в диссертации расширенная теперементально-теоретическая-схема формирования характеристик [родукции и показателей технологии, а также использования мате-)ильно-энергетическим ресурсам получена реализация на АО СПТО

'НИКА" применительно к крашению трикотажного полотна прямыми

срасителями с экономическим эффектом.

ОСНОВНОЕ СОДЕРХАНЙЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

1. Акопджанян Г.М. Математическое описание цветовых харак-геристик для широкого пространсва изменения входных переменных. -Межвуз. сб. науч. тр. / ЛИТЛ1 им С.М.Кирова. -Л., 15Э1. 3.60-67.

2. Бесбаев Я., Акопджанян Г.№. Эксплуатационная оптимизация тк конкретная методика ут<_ ляещего подбора рецептур и режимов крашения. - Межвуз. сб. науч. тр./ С.-ПбИТЛП. -С.-Пб., 1992 3.69-7?.

3. Бесбаев К., Акопджанян Г.М. Применение метода последд-зательной минимизации невязок в подработке рецептур и технологических режимов крашения. - Тез. докл. на научно-технической конференции студентов и молодых /ченых Благовещенского Технологического института, март (992. ~ Благовещенск,1992. Зс.

4. Бесбаев Ж., Акопджанян Г.М. Оптимизационно выборочная методика формирования . предметных баз дашшх в аналитическом зшсании спектральных характеристик объектов.//Совершенствование эборудования для производства химических нитей и волокон: Тез. докл. на научно-технической конференции, октябрь 1992. НПО"Химтекстильмаш',.г. Чернигов, 1992 . 4с.

5. Акопджанян Г.М. Оптимизация рехимов крашения при ^охранении колористических характеристик субстрата. Тез. докл. на научно-технической конференции. - г.Чернигов. 1992. 7с. -

6. БесОаов Ж., Акопджанян Г.М. Сжатие информации в представлении колористических характеристик смесовых красителей : и

субстрата.//Пути совершенствования технологий и оборудования для переработки льняных, хлопковых и химических волокон в льняной отрасли промышленности ЛЕН-92: Тез. докл. республиканской научно-технической конференции октябрь 199". - Кострома. 1992. 5с.

7. Акопджанян Г.М., Червяков В.В. Алгоритмическое обеспечение автоматизированной системы первоначального подбора рецептур крашения трикотажного полотна прямыми красителями. - Межвуз. сб. науч. тр./СПГУТД,. -С.-Пб. 1994 7с.

8. Червяков В.В., Жабко А.П., Климова Е.В., Акопджанян Г.М. Применение метода ФГУР для подбора рецепттур крашения. - Межвуз, сб. науч. тр./СПГУТД. -С.-Пб. 1994. 4с.

9. Бесбаев Ж., Акопджанян Г.М. Аналитечское представление спектральных характеристик одиночных и смосовых красителей и окрашенных субстратов. - Межвуз. сб. науч. тр./СПГУТД. -С.-Пб. 1994. 5с.

10. Червяков В.В., Климова Е.В., Сигачева В.В..Акопджанян Г.М., Низяев Д.С. Аналитические представления одномерных функций и линейных баз данных./Межвуз сб. науч. тр. СПГУлД. С.-Пб. 1994. 5с.

Лицензия №0207^2 от 02.02.93 г.

Оригинал подготовлен автором

.Подписано к печати 19.03.94 г. Сормат бОхб^Дб. Печать оТсетна Уч.-изд.п.1,3. Заказ Q¿/¿ Тирак 100 экз. Бесплатно Отпечатано на ротапринте СГПТН I9I028, С.-Петербург, уп.Ноховгч,26